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超濾膜技術(shù)得運(yùn)用原理、特點(diǎn)及問(wèn)題與應(yīng)用策略

超濾膜技術(shù)是以壓力差動(dòng)力的一種半透膜，在過(guò)濾膜的技術(shù)上可以分為超濾膜過(guò)濾、微孔膜過(guò)濾和逆滲透膜過(guò)濾三類(lèi)。這個(gè)是根據(jù)超濾膜所能截留的雜質(zhì)或分子量的大小區(qū)分的，如果是椐據(jù)膜的孔徑大小區(qū)分的話，微孔膜(MF)的額定孔徑范圍為0.02～10μm;超濾膜(UF)為0.001～0.02μm;反滲透膜為0.0001～0.001μm。由此可知，超濾膜適于處理溶液中溶質(zhì)的分離和增濃，或采用其他分離技術(shù)所難以完成的膠狀懸浮液的分離。
超濾膜技術(shù)是一種新型水處理技術(shù)，與傳統(tǒng)水處理技術(shù)相比，超濾膜技術(shù)的效率高、能耗低、處理水量大等優(yōu)勢(shì)在水處理過(guò)程中很有成效，隨著技術(shù)發(fā)展日益成熟，超濾膜技術(shù)不僅在工業(yè)污水處理中得到了較為廣泛的應(yīng)用，而且在城市飲用水凈化領(lǐng)域也體現(xiàn)出較為廣闊的應(yīng)用前景。
一、超濾膜技術(shù)的概念、運(yùn)用原理和特點(diǎn)
1.概念
超濾技術(shù)是膜分離技術(shù)的一種，是以0.1～0.5 MPa的壓力差為推動(dòng)力，利用多孔膜的攔截能力，以物理截留的方式，將溶液中的大小不同的物質(zhì)顆粒分開(kāi)，從而達(dá)到純化和濃縮、篩分溶液中不同組分的目的。
2.超濾膜技術(shù)的運(yùn)用原理
一般認(rèn)為超濾是一種篩孔分離過(guò)程，在靜壓差為推動(dòng)力的作用下，原料液中溶劑和小溶質(zhì)粒子從高壓的料液側(cè)透過(guò)膜到低壓側(cè)，一般稱(chēng)為濾出液或透過(guò)液，而大粒子組分被膜所阻攔，使它們?cè)跒V剩液中濃度增大。按照這樣的分離機(jī)理，超濾膜具有選擇性表面層的主要因素是形成具有一定大小和形狀的孔，聚合物的化學(xué)性質(zhì)對(duì)膜的分離特性影響不大。
UF同RO、NF、MF一樣，均屬于壓力驅(qū)動(dòng)型膜分離技術(shù)。超濾主要用于從液相物質(zhì)中分離大分子化合物(蛋白質(zhì)，核酸聚合物，淀粉，天然膠，酶等)，膠體分散液(粘土，顏料，礦物料，孔液粒子，微生物)，乳液(潤(rùn)滑脂-洗滌劑以及油-水乳液)。采用溶質(zhì)，從而可達(dá)到某些含有各種小分子量可溶性溶質(zhì)和高分子物質(zhì)(如蛋白質(zhì)、酶、病毒)等溶液的濃縮、分離、提純和凈化。其操作靜壓差一般為0.1-0.5MPa，被分離組分的直徑大約為0.01-0.1μm，這相當(dāng)于光學(xué)顯微鏡的分辨極限，一般為分子量大于500-1000000的大分子和膠體粒子，這種液體的滲透壓很小，可以忽略，所用膜常為非對(duì)稱(chēng)膜，膜孔徑為10-10μm，膜表面有效截留層厚度較小(0.1-10μm)，操作壓力一般為0.2-0.4MPa(2-4kg/cm)，膜的透過(guò)速率為0.5-5m/(m·d)。
總之，超濾對(duì)去除水中的微粒、膠體、細(xì)菌、熱原和各種有機(jī)物有較好的效果，但它幾乎不能截留無(wú)機(jī)離子。
3.超濾膜技術(shù)的特點(diǎn)：
1）超濾膜化學(xué)穩(wěn)定性高，可耐高溫、耐酸、耐堿，因此對(duì)進(jìn)水水質(zhì)要求不高，通用性強(qiáng)；
2）超濾膜技術(shù)原理簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)，節(jié)約勞動(dòng)力，且操作簡(jiǎn)便、易于維護(hù)，運(yùn)行安全穩(wěn)定；
3）超濾膜技術(shù)屬于物理方法，在水處理過(guò)程中并不需加任何化學(xué)藥劑，因此可有效的防止水體出現(xiàn)二次污染的情況；
4）超濾膜技術(shù)效率高，處理水量大，尤其是對(duì)污染較小的城市飲用水處理方面，展現(xiàn)出高的應(yīng)用效率。
二、應(yīng)用超濾膜技術(shù)存在的問(wèn)題
1.缺乏完善的超濾膜處理技術(shù)組合
自來(lái)水廠生產(chǎn)的純凈水，將會(huì)隨著超濾膜技術(shù)的應(yīng)用而增長(zhǎng)一定的成本，所以在選擇水處理工藝的時(shí)候，首先要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境有一個(gè)具體的了解，然后再根據(jù)取水特點(diǎn)，分析怎樣選用凈水處理工藝。通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，如果水原料的硬度以及無(wú)機(jī)鹽物質(zhì)濃度都比較大的話，則可以選擇雙模技術(shù)；如果水質(zhì)不錯(cuò)，但凈水處理工序比較簡(jiǎn)單，則可以選用超濾技術(shù)，這樣就可以減少水污染程度，降低生產(chǎn)純凈水的成本。不過(guò)一般在現(xiàn)實(shí)狀況比較煩瑣的情況下，一些生產(chǎn)廠家會(huì)選擇超濾技術(shù)，如此一來(lái)，就會(huì)讓生產(chǎn)成本以及工序增多，所以對(duì)于經(jīng)濟(jì)情況并不是太好的地區(qū)來(lái)說(shuō)，這種方法并不適用。
2.超濾膜技術(shù)的應(yīng)用會(huì)消耗一定的能源
想要更好地運(yùn)用超濾模技術(shù)來(lái)進(jìn)行水處理工作，最基本的前提就是要具備良好的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。
在進(jìn)行水處理的過(guò)程中，外來(lái)動(dòng)力必不可少，但這種情況造成能源的過(guò)度消耗，進(jìn)一步增加水處理成本。在選用超濾設(shè)備的時(shí)候，一定要認(rèn)真檢查它對(duì)能量的消耗程度，并從中挑選出耗能最小的設(shè)備，這樣就能在節(jié)省能源的情況下，進(jìn)行凈水處理工作。
3.超濾膜技術(shù)的應(yīng)用形成污染問(wèn)題
使用超濾膜技術(shù)會(huì)造成一定的污染，會(huì)降低原水容量通過(guò)超濾膜的能力，增大能源的消耗量，造成精華水生產(chǎn)成本的增加。如果發(fā)生超濾膜污染的情況，會(huì)嚴(yán)重影響超濾膜技術(shù)在水處理工作中的使用率，一旦污染程度較大，就必須要采用化學(xué)藥劑來(lái)凈化超濾膜。現(xiàn)在，自來(lái)水廠要時(shí)隔五個(gè)月才對(duì)超濾膜進(jìn)行凈化工作，并且凈化的步驟比較煩瑣，稍有不慎就很有可能導(dǎo)致水污染程度的惡化。所以，相關(guān)工作者一定要加強(qiáng)保護(hù)超濾膜的力度，延長(zhǎng)它的使用壽命。
三、超濾膜技術(shù)的應(yīng)用策略
1.對(duì)超濾膜處理技術(shù)組合進(jìn)行改善
盡管在水處理的工作中運(yùn)用超濾膜技術(shù)會(huì)具有明顯的成果，不過(guò)此技術(shù)在工作期間會(huì)將許多分子遺留下來(lái)，所以在運(yùn)用超濾膜技術(shù)進(jìn)行水處理工作的時(shí)候，最好能夠和其他技術(shù)結(jié)合。例如，在使用粉末活性炭和超濾膜技術(shù)的時(shí)候，如果使用的劑量較多，那么超濾膜的運(yùn)行時(shí)間就會(huì)變長(zhǎng)，不過(guò)水通量就會(huì)下降。同時(shí)，如果一直加大劑量的話，劑量和超濾膜之間會(huì)形成互補(bǔ)的關(guān)系，從而能夠很好地調(diào)節(jié)水濁度，遏制住水的致突變活性。
2.對(duì)超濾膜清洗處理水平進(jìn)行提升
對(duì)水進(jìn)行處理的過(guò)程中能夠發(fā)現(xiàn)，在處理超濾膜污染問(wèn)題的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)充分了解污染的差異性，從而采用合理的方法。同時(shí)，要做好前期準(zhǔn)備工作，萬(wàn)一碰到污染情況能夠及時(shí)拿出事先準(zhǔn)備好的處理方案，使污染問(wèn)題能夠得到及時(shí)的解決。此外，在對(duì)凈水處理期間，一定要準(zhǔn)確的分析出水原料的具體情況，確保能夠選用合理的處理技術(shù)，這樣就可以提升水的質(zhì)量，同時(shí)還能夠減少超濾膜污染的程度。
3.加大對(duì)新生代濾膜的研發(fā)力度
超濾膜如果在水處理期間被污染，就會(huì)很容易造成再次污染，后果就是水的質(zhì)量嚴(yán)重下降。如果采用化學(xué)藥劑來(lái)清理超濾膜的話，操作過(guò)程特別煩瑣。因此，應(yīng)該加快對(duì)新生代濾膜的研發(fā)力度。這種濾膜能夠確保水通量達(dá)到令人滿意的程度，而且在抗氧化以及污染能力方面也比傳統(tǒng)的濾膜要好很多。此外，還要確保新生代濾膜能夠具有較長(zhǎng)的使用壽命，這樣就能夠節(jié)省一部分生產(chǎn)成本。
四、超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中的運(yùn)用
1.超濾技術(shù)的操作模式：超濾過(guò)程常用的操作模式有三種。
(1)單段間歇操作：在超濾過(guò)程中，為了減輕濃差極化的影響，膜組件必須保持較高的料液流速，但膜的滲透通量較小，所以料液必須在膜組件中循環(huán)多次才能使料液濃縮到要求的程度，這是工業(yè)過(guò)濾裝置最基本的特征。間歇操作適用于實(shí)驗(yàn)室或小規(guī)模間歇生產(chǎn)產(chǎn)品的處理。
(2)單段連續(xù)操作：與間歇操作相比，其特點(diǎn)是超濾過(guò)程始終處于接近濃縮液的濃度下進(jìn)行，因此滲透量與截留率均較低，為了克服此缺點(diǎn)，可采用多段連續(xù)操作。
(3)多段連續(xù)操作：各段循環(huán)液的濃度依次升高，最后一段引出濃縮液，因此前面幾段中料液可以在較低的濃度下操作。這種連續(xù)多段操作適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
2.科學(xué)處理造紙污水
造紙污水是非常難處理的一種污水，它所包括的有害物質(zhì)特別多，如果不能徹底凈化，就會(huì)對(duì)環(huán)境造成非常大的破壞。不過(guò)，現(xiàn)在造紙污水的處理工作由于超濾膜技術(shù)的使用而得到了明顯的改善。運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)，可以很大限度的排出造紙污水中所含有的雜質(zhì)。和過(guò)去的處理方法相比，超濾膜技術(shù)必須要進(jìn)行濃縮作業(yè)，這樣就能夠很好地把所清除的雜質(zhì)都搜集到一起，起到循環(huán)使用的效果。另外，采用超濾膜技術(shù)還可以將造紙污水中的有害物質(zhì)全部?jī)艋�，很大程度的提高環(huán)保效果。
3.凈化處理人們?nèi)粘５娘嬘盟?br /> 由于人們生活水平的日益提高，純凈水已經(jīng)成為主導(dǎo)飲用水。不過(guò)水污染問(wèn)題較為嚴(yán)重，因此讓一些有毒物質(zhì)滲入水里，更為嚴(yán)重的是，還繁殖出更多的污染源。面對(duì)這樣的情況，要采用有效辦法提升水處理技術(shù)。超濾膜技術(shù)不但能夠很好地清除掉飲用水中所有的有毒物質(zhì)，而且還能夠在加入多重膜的情況下，讓水里的污染物質(zhì)降到最低。另外，其凈化速率也非�？�，可以在很短的時(shí)間里對(duì)飲用水進(jìn)行充分的凈化。
4.對(duì)油質(zhì)廢水進(jìn)行處理
在人們平時(shí)做飯的時(shí)候，比較容易產(chǎn)生油質(zhì)廢水�，F(xiàn)在，在做飯的時(shí)候放油已經(jīng)是極為普遍的情況，造成污水中有非常多的油質(zhì)。在處理的方法上，主要是采用普通的物理過(guò)濾方式，這種方式清理一般的油質(zhì)還算管用，但是在清理包含乳化劑油質(zhì)污水的時(shí)候，卻無(wú)法達(dá)到理想的處理效果。所以，很多人開(kāi)始使用超濾膜技術(shù)來(lái)對(duì)包含乳化劑的油質(zhì)污水進(jìn)行處理。超濾膜技術(shù)能夠把油性分子有效的阻擋在膜的一側(cè)，而且還可以對(duì)水的氧化物質(zhì)進(jìn)行處理，從而清除包含乳化劑的油性物質(zhì)。
五、教學(xué)設(shè)備的推擠與介紹

MYHG-02 超濾膜分離實(shí)驗(yàn)裝置

一、超濾膜分離實(shí)驗(yàn)裝置,超濾膜分離實(shí)驗(yàn)設(shè)備,超濾膜分離實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?膜分離效率測(cè)定；了解膜分離的分離過(guò)程及流程；通過(guò)折分膜組件，進(jìn)一步理解膜組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；測(cè)定鹽（溶質(zhì)）的脫除率與操作壓力的變化關(guān)系。
技術(shù)指標(biāo) 說(shuō)明
裝置功能 1、膜分離效率測(cè)定；了解膜分離的分離工藝流程。
2、通過(guò)折分膜組件，進(jìn)一步理解膜組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
3、測(cè)定鹽（溶質(zhì)）的脫除率與操作壓力的變化關(guān)系
主要配置 洗水池、濾液池、水泵、超濾組件、壓力表、液體流量計(jì)、控制屏、不銹鋼框架。
公用設(shè)施 水：裝置自帶水箱，連接自來(lái)水。實(shí)驗(yàn)時(shí)由水箱循環(huán)泵送入系統(tǒng)，循環(huán)使用。
電：電壓AC220V，功率1KW，標(biāo)準(zhǔn)單相三線制。每個(gè)實(shí)驗(yàn)室需配置1～2個(gè)接地點(diǎn)（安全地及信號(hào)地）。
實(shí)驗(yàn)物料：自來(lái)水或聚乙二醇，外配設(shè)備：分光光度計(jì)
技術(shù)參數(shù) 1、運(yùn)行環(huán)境：溫度0-40℃，相對(duì)濕度：≤90%RH，電源：電壓220V；功率370W。
2、超濾膜組件：聚丙烯中孔纖維，孔徑：0.01—0.3μm,孔隙率：50%-55%，截留分子量：5萬(wàn),可實(shí)現(xiàn)無(wú)菌過(guò)濾。使用溫度：44℃-73℃；最大工作壓力：4Kg/cm2。
3、活性炭過(guò)濾器：規(guī)格：Φ100×400mm，過(guò)濾介質(zhì)為活性炭。
4、配液池：60L，304不銹鋼制。洗水池：60L，304不銹鋼制。
5、水泵：不銹鋼離心泵，流量：1m3/h，揚(yáng)程：30m，功率：370W。
6、流量計(jì)：液體流量16-160L/h，10-100L/h。
7、管路、閥門(mén)、管件：304不銹鋼材質(zhì)。
8、各項(xiàng)電路指示、操作均在控制屏面板進(jìn)行。
9、框架為304不銹鋼，結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀，流程簡(jiǎn)單，操作方便。
10、外形尺寸：1200×500×1800mm（長(zhǎng)×寬×高），外形為可移動(dòng)式設(shè)計(jì)，帶3寸雙剎車(chē)輪。
測(cè)控組成 變量 檢測(cè)機(jī)構(gòu) 顯示機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)
電導(dǎo)率 電導(dǎo)傳感器 電導(dǎo)率顯示儀 無(wú)
流量 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 手動(dòng)閥控
膜分離壓力 指針式壓力表 壓力表就地顯示 無(wú)
溫度 PT100鉑電阻 數(shù)字溫度儀表 無(wú)
六、結(jié)束語(yǔ)
當(dāng)然，超濾膜技術(shù)在污水處理中還有很多方面的應(yīng)用，如紡織工業(yè)廢水的處理、制革工業(yè)廢水的處理、重金屬工業(yè)廢水的處理等，應(yīng)用非常的廣泛，在污水處理中發(fā)揮了重要的作用，隨著水資源的日益枯竭，膜處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，人類(lèi)必將找到更加高效的方法，使得水資源“源遠(yuǎn)流長(zhǎng)”。

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